産総研、カーボンナノチューブを用いて高温でも形状を維持できるOリングを開発

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産業技術総合研究所(産総研)は2017年6月8日、カーボンナノチューブを用いて、高温/高圧耐性に優れ、しかも高温でも形状を維持できるOリングを開発したと発表した。

今回開発したOリングは、スーパーグロース法を用いて作製した単層カーボンナノチューブ(SGCNT)とフッ素ゴムを複合化したもので、230℃において500時間以上のシール性を保持する高温耐性を持つ。また、通常フッ素ゴムが熱劣化/分解する400℃超の高温環境下でもSGCNTの繊維補強効果によって形状を維持することができ、高温下でも内容物が漏えいしないために安全性が高い。さらに、-15℃でも柔軟性を損なわない優れた低温特性も持ち合わせている。

産総研では以前からゴム製シール部材の開発を進めていた。繊維状の構造を持つSGCNTをゴム中でネットワークを構築するように分散して複合化すると、高温/高圧耐性は向上するが弾性回復力(変形に対する復元力)が低下することが分かっていた。

今回の開発では、ゴムの復元力を維持しながら部材の高温/高圧耐性を得るために、SGCNTとカーボンブラックを併用。フッ素ゴムとの配合比率と混錬/架橋工程の最適化を行った。カーボンブラックは、フッ素ゴムに配合しても復元力に影響を与えないために、高温/高圧耐性と復元力が両立するゴム製シール部材と、それを用いたOリングを開発できた。

広い温度範囲でシール性が求められる自動車分野や、高温/高圧耐性が必要な化学プラントや発電用途、長期にわたって耐久性が必要な石油掘削用途など、さまざまな過酷な環境におけるシール用途への応用が期待されるという。

今後は、ゴム製シール部材の量産技術を確立するとともに、成型金型のラインアップを増やし3年以内の実用化を目指すとしている。

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